JP4464913B2 - 双方向光通信用コネクタ - Google Patents

Description

この発明は送信側光ファイバと受信側光ファイバとを保持した光プラグと接続される双方向光通信用コネクタに関する。

この種のコネクタ（レセプタクル）は発光素子と受光素子とそれら発光素子及び受光素子と相手方光プラグの送信側光ファイバ及び受信側光ファイバとを光学的に接続するライトガイド（導光部材）とが組み込まれて一般に構成されており、例えば特許文献１にはそのような構成を有するコネクタが記載されている。
この特許文献１に記載されているコネクタではコネクタハウジングに光プラグの光ファイバ（先端にフェルールが取り付けられている）が挿入される一対の受承筒が形成され、ライトガイド（特許文献１ではスリーブと呼称されている）はその受承筒に圧入されて受承筒の奥側に固定配置される構造となっている。しかるに、このようなライトガイドの固定構造では圧入による応力がライトガイドに作用し、応力の影響によってライトガイドの光学特性（光学機能）が損われる虞れがあるものとなっていた。

このような問題を回避すべく、送信用と受信用の一対のライトガイドを連結部を介して一体化し、その連結部を圧入固定することによってライトガイドには圧入による応力が作用しないようにし、つまり応力の影響によってライトガイドの光学特性が損われることのないようにし、さらにライトガイドと同一材で一体形成された連結部に光が漏洩することによる光の伝送損失及び送信光が自局の受光素子に入射するクロストークを低減すべく、連結部のライトガイドとの結合面積を極力小さくし、かつ光の漏洩を招く構成要素を極力排除したライトガイド（ライトガイドユニット）及びそれを用いたコネクタを本出願人は先に特願２００５−３１３２７５号（非公知）によって提案した。

図１０〜１３はこの特願２００５−３１３２７５号にて提案した構成を示したものであり、図１０はコネクタの断面構造を示し、図１１及び１２はそれぞれライトガイドユニット（特願２００５−３１３２７５号では光学結合部材と呼称している）及びレセプタクルボディの構造を示す。また、図１３はライトガイドユニットの取り付け構造の詳細を示す。なお、図１０には相手方光プラグのフェルールに保持された光ファイバを合わせて示しており、つまり光プラグが嵌合接続された状態での光ファイバ及びフェルールを示している。

コネクタは図１０に示したように樹脂製のレセプタクルボディ１０とライトガイドユニット２０と発光素子３０と受光素子４０と素子ホルダ５０とシールドカバー６０とによって構成されている。図１０中、７１，７２は光プラグの送信側光ファイバ及び受信側光ファイバを示し、７３，７４はそれらの先端にそれぞれ取り付けられているフェルールを示す。
ライトガイドユニット２０はこの例では図１１に示したように円柱状をなす一対のライトガイド２１，２２が連結部２３を介して一体化されているものとされ、このようなライトガイドユニット２０は樹脂成形により一体形成される。ライトガイド２１，２２の両端面にはそれぞれコリメートレンズ２１ａ，２１ｂ及び２２ａ，２２ｂが形成されている。

連結部２３は平板状をなすものとされて、基体部２４とその基体部２４から板面方向、互いに逆向きに突出された一対の連結端部２５，２６とよりなり、これら連結端部２５，２６がそれぞれライトガイド２１，２２の軸方向中間部の側面（周面）に連結されている。連結端部２５，２６の、ライトガイド２１，２２の周面との結合領域はそれぞれライトガイド２１，２２の周方向においてその半周以内の領域となるようにされている。なお、基体部２４にはＶ字状に大きく切り欠かれた切り欠き２７が形成されている。
レセプタクルボディ１０には図１０に示したように、その前面に相手方光プラグが挿入される凹部１１が形成されており、この凹部１１内に一対の受承筒１２が形成されている。一対の受承筒１２は凹部１１の底面を構成するレセプタクルボディ１０の後壁１３から突出されて形成されており、これら受承筒１２はフェルール７３，７４が挿入嵌合される孔１２ａとそれに続く貫通孔１４とをそれぞれ有するものとされ、受承筒１２と連通する貫通孔１４は後壁１３を貫通してレセプタクルボディ１０の背面（後壁１３の外側面）１３ａに開口されている。

レセプタクルボディ１０の背面１３ａには図１２に示したようにライトガイドユニット２０の連結部２３の外形形状に対応する凹部１５が形成されており、さらに一対の貫通孔１４の互いの外側に、それぞれ貫通孔１４を半周囲むようにガイド部１６が突出形成されている。これら半円筒形状をなすガイド部１６はその内周面が貫通孔１４の内周面と同一面を構成するものとされる。なお、凹部１５の側壁面には６つの突条１７が形成されており、これら突条１７は凹部１５の深さ方向に形成され、断面が半球面状をなすものとされている。

ライトガイドユニット２０のレセプタクルボディ１０への取り付けはレセプタクルボディ１０の背面１３ａ側から一対の貫通孔１４にライトガイド２１，２２を挿入し、凹部１５に連結部２３を圧入することによって行われ、これにより図１３に示したように突条１７が連結部２３と圧接して連結部２３が位置決め固定される。この際、ライトガイド２１，２２の、レセプタクルボディ１０の背面１３ａ側に突出する端部はそれぞれその半周がガイド部１６によって保持された状態となる。
発光素子３０と受光素子４０は図１０に示したように素子ホルダ５０に収容されて保持され、この例ではこの素子ホルダ５０がシールドカバー６０に収容保持されている。シールドカバー６０はレセプタクルボディ１０に、その背面１３ａ側から装着され、これによりライトガイド２１，２２の端面に発光素子３０及び受光素子４０がそれぞれ対向される。なお、この際、レセプタクルボディ１０の背面１３ａに突出形成されている一対のガイド部１６が発光素子３０及び受光素子４０にそれぞれ形成されているガイド穴３１，４１に係合して位置決めされ、これによりライトガイド２１，２２と発光素子３０及び受光素子４０との光軸合わせが行われるものとなっている。

フェルール７３，７４に保持されて受承筒１２内に挿入された相手方光プラグの送信側光ファイバ７１及び受信側光ファイバ７２はそれぞれライトガイド２１，２２を介して発光素子３０及び受光素子４０と光学的に接続される。
上記のような構成とされたコネクタではライトガイドユニット２０はその連結部２３がレセプタクルボディ１０の凹部１５に圧入固定されることによってレセプタクルボディ１０に取り付けられるものとなっており、よってライトガイド２１，２２には圧入による応力が作用せず、応力によってライトガイド２１，２２の光学特性が損われるといった問題は発生しない。

また、連結部２３はその連結端部２５，２６がライトガイド２１，２２と連結されることによってライトガイド２１，２２との結合面積が小さく抑えられており、これにより連結部２３への光の漏洩が抑制されるため、光の伝送効率に優れ、かつクロストークの少ないコネクタが得られるものとなっている。
特開２００１−１３３６６５号公報

ところで、図１０〜１３に示したコネクタではレセプタクルボディ１０の背面１３ａに一対のガイド部１６が突出形成されて、これらガイド部１６が発光素子３０及び受光素子４０に形成されているガイド穴３１，４１に係合することによってライトガイド２１，２２と発光素子３０及び受光素子４０との光軸合わせ（アライメント）がそれぞれ行われるものとなっているものの、ライトガイド２１，２２間には連結部２３が存在し、かつライトガイド２１，２２はレセプタクルボディ１０の背面１３ａ側から貫通孔１４に挿入されるため、ガイド部１６を円筒形状とすることはできず、連結部２３を避けるべく、ガイド部１６は上述したように半円筒形状をなすものとされていた。

従って、このようなガイド部１６ではライトガイド２１，２２を、その全周にわたって保持することができないため、例えばレセプタクルボディ１０やライトガイドユニット２０に成形歪が生じた場合、ライトガイド２１，２２と発光素子３０及び受光素子４０とのアライメントが崩れる虞れがあるものとなっていた。
図１４はこの様子を示したものであり、図１４Ａはレセプタクルボディ１０に成形歪が生じた例を示し、図１４Ｂはライトガイドユニット２０に成形歪が生じた例を示す。なお、図はいずれも誇張して示している。図中、３２，４２は発光素子３０及び受光素子４０にそれぞれ形成されているレンズを示す。

これら図１４Ａ，Ｂに示したように、レセプタクルボディ１０やライトガイドユニット２０に成形歪が生じると、レセプタクルボディ１０に形成されている半円筒形状のガイド部１６の中心とライトガイド２１，２２の各中心との間にズレが生じるといった状況が発生する。一方、ガイド部１６は発光素子３０及び受光素子４０にそれぞれ形成されているガイド穴３１，４１と係合するため、発光素子３０及び受光素子４０のレンズ３２，４２はそれぞれガイド部１６の中心に位置することになり、よってライトガイド２１，２２の中心とは図１４Ａ，Ｂに示したようにズレ、つまりライトガイド２１，２２と発光素子３０及び受光素子４０とのアライメントが崩れる。

このようなアライメントの崩れは光結合に大きな損失を生じ、コネクタの光学特性の大幅な悪化を招くことになる。
この発明の目的はこの問題に鑑み、ライトガイドと発光素子及び受光素子とのアライメント（光軸合わせ）が確実に行われるようにし、安定かつ良好な光学特性が得られるようにした双方向光通信用コネクタを提供することにある。

請求項１の発明によれば、送信側光ファイバと受信側光ファイバとを保持した光プラグと接続される双方向光通信用コネクタであって、前面に設けられた凹部内に送信側光ファイバ及び受信側光ファイバがそれぞれ挿入される一対の受承筒が形成され、それら受承筒とそれぞれ連通して背面に開口する一対の貫通孔を備えたレセプタクルボディと、発光素子と受光素子とを保持し、上記背面に装着された素子ホルダと、円柱状をなす一対のライトガイドが連結部を介して一体形成されてなり、それらライトガイドが上記一対の貫通孔にそれぞれ挿入され、それらライトガイドの各一端が上記背面より突出し、それら各一端の端面がそれぞれ発光素子及び受光素子と対向されて、送信側光ファイバ及び受信側光ファイバと発光素子及び受光素子とをそれぞれ光学的に接続するライトガイドユニットとを備えるものにおいて、ライトガイドユニットは上記連結部が上記背面に形成された凹部に圧入されることによって固定され、上記背面より突出したライトガイドに係合する貫通孔を持ち、一対のライトガイドの各一端を保持する一対のアタッチメントをさらに備え、それらアタッチメントは発光素子及び受光素子にそれぞれ形成されているガイド穴に挿入位置決めされて、唯一発光素子及び受光素子に保持され、これにより一対のライトガイドと発光素子及び受光素子との光軸合わせが行われる構造とされる。

請求項２の発明では請求項１の発明において、発光素子及び受光素子はガイド穴がアタッチメントにそれぞれ係合するように、スライド可能に素子ホルダに保持されているものとされる。
請求項３の発明では請求項１の発明において、アタッチメントがガイド穴に係合するように、上記貫通孔の上記背面側が拡径されてライトガイドの上記一端側が湾曲可能とされる。
請求項４の発明では請求項１乃至３のいずれかの発明において、２つのアタッチメントが柔軟性を備えた結合部を介して一体形成されているものとされる。

この発明によれば、一対のライトガイドの、発光素子及び受光素子と対向する一端側にアタッチメントが取り付けられて、アタッチメントによりライトガイドの全周が保持され、これらアタッチメントがそれぞれ発光素子及び受光素子のガイド穴に挿入位置決めされて、一対のライトガイドと発光素子及び受光素子との光軸合わせが行われるものとなっており、よって例えばレセプタクルボディやライトガイド（ライトガイドユニット）に成形歪が生じても、従来のようにアライメントが崩れるといった問題は発生しない。
従って、光結合損失が少なく、安定かつ良好な光学特性を有する双方向光通信用コネクタを得ることができる。

この発明の実施形態を図面を参照して実施例により説明する。なお、図１０〜１３と対応する部分には同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
図１はこの発明による双方向光通信用コネクタの外観を示したものであり、図２はそのコネクタを各部に分解した状態を示したものである。また、図３はコネクタを一部分解し、図２とは逆に前方側から見た状態を示したものである。
この例では図２に示したようにコネクタは図１０〜１３に示したコネクタと同様、レセプタクルボディ１０とライトガイドユニット２０と発光素子３０と受光素子４０と素子ホルダ５０とシールドカバー６０とを備え、さらに２つのアタッチメント８１を具備するものとなっており、これら２つのアタッチメント８１はこの例では結合部８２を介して一体形成されているものとされる。

アタッチメント８１はライトガイド２１，２２に取り付けられるものであり、まずアタッチメント８１及び結合部８２の構造を図４を参照して説明する。
アタッチメント８１は円筒状をなすものとされ、その中心には貫通孔８１ａが形成されている。貫通孔８１ａの一端側には径小とされた保持部８１ｂが図４Ｃに示したように形成されており、この保持部８１ｂを挟む両側はさら穴状とされている。
２つのアタッチメント８１を連結する結合部８２はこの例ではコ字状に延伸された形状とされ、一対の脚部８２ａとそれらをつなぐ中間部８２ｂとよりなり、一対の脚部８２ａがそれぞれアタッチメント８１に連結されている。

このような構成とされた一対のアタッチメント８１及び結合部８２は射出成形によって一体形成され、結合部８２は断面積が十分小さく、かつアングルを構成するものとすることにより、十分な柔軟性を有するものとされる。
図５は発光素子３０の構成を示したものであり、発光素子３０は例えばレーザダイオード（ＬＤ）が樹脂封止され、その封止樹脂から端子が導出された構造とされている。図５中、３３は封止樹脂を示し、３４は端子を示す。封止樹脂３３にはガイド穴３１が形成されており、このガイド穴３１の底面より一段下がった面の中央に半球状をなすレンズ３２が形成されている。レーザダイオードは図には示していないが、レンズ３２と光軸が一致されてレンズ３２の奥（下方）に位置されている。なお、ガイド穴３１はテーパ形状を有するものとされ、表面に向かって拡径されている。

一方、受光素子４０は例えばフォトダイオード（ＰＤ）が樹脂封止され、その封止樹脂から発光素子３０と同様、端子が導出された構造とされ、この例では図２に示したように発光素子３０と対称（線対称）な外形形状を有するものとされる。受光素子４０に設けられているガイド穴４１は発光素子３０のガイド穴３１と同様、テーパ形状を有するものとされる。
レセプタクルボディ１０の背面１３ａにはライトガイドユニット２０の連結部２３の外形形状に対応する凹部１５に加え、この例では図２に示したように、２つのアタッチメント８１を連結する結合部８２の外形形状に対応した凹部１８が形成されている。なお、図１２に示したような一対のガイド部１６はこの例では設けられておらず、つまり背面１３ａ上に突出するものはない。

次に、各部の組み立てについて説明する。
ライトガイド２１，２２は図６に示したようにレセプタクルボディ１０の背面１３ａ側から一対の貫通孔１４に挿入され、この際、連結部２３が背面１３ａに形成されている凹部１５に圧入されて図７に示したように従来例（非公知先行技術）と同様、突条１７によって位置決め固定される。
ライトガイド２１，２２はその発光素子３０及び受光素子４０と対向される一端側が図６に示したようにレセプタクルボディ１０の背面１３ａより突出されており、これら一端側にそれぞれアタッチメント８１が取り付けられる。アタッチメント８１はそれぞれライトガイド２１，２２に嵌め込まれ、その狭小な保持部８１ｂによってライトガイド２１，２２を保持する構造とされ、これらアタッチメント８１によりライトガイド２１，２２はそれぞれその一端側の周囲が囲まれ、つまり全周が保持される。なお、一対のアタッチメント８１を連結している結合部８２は背面１３ａに形成されている凹部１８に図７に示したように収容される。

発光素子３０と受光素子４０を収容保持した素子ホルダ５０はシールドカバー６０に収容保持され、このシールドカバー６０がレセプタクルボディ１０にその背面１３ａ側から装着される。シールドカバー６０は図２に示したように一対の係止部６１を備えており、これら係止部６１がレセプタクルボディ１０の両側面に係止されることによってレセプタクルボディ１０に取り付けられる。
一対のアタッチメント８１は発光素子３０及び受光素子４０のガイド穴３１，４１にそれぞれ係合し、これによりライトガイド２１，２２の端面がそれぞれ発光素子３０及び受光素子４０と対向される。

このように、この例ではライトガイド２１，２２にそれぞれ取り付けたアタッチメント８１がガイド穴３１，４１に挿入位置決めされてライトガイド２１，２２と発光素子３０及び受光素子４０との光軸合わせが行われるものとなっており、発光素子３０及び受光素子４０はそれらのガイド穴３１，４１がアタッチメント８１と係合するようにスライド可能に素子ホルダ５０に保持され、つまり厳密に位置決め固定されることなく、ある程度のガタをもって素子ホルダ５０に保持されている。
上記のような構造を有するコネクタによれば、例えばレセプタクルボディ１０やライトガイドユニット２０に成形歪が生じても、ライトガイド２１，２２の全周を保持したアタッチメント８１がそれぞれ発光素子３０及び受光素子４０のガイド穴３１，４１に誘い込まれて係合することにより、そのような成形歪の影響を受けることなく、ライトガイド２１，２２と発光素子３０及び受光素子４０との良好な光軸合わせ（アライメント）が行われるものとなっている。なお、ガイド穴３１，４１は前述したようにテーパ形状とされているため、アタッチメント８１を良好に誘い込むことができる。

図８Ａ，Ｂは図１４Ａ，Ｂに示した従来例の場合と同様にレセプタクルボディ１０に成形歪が生じた例及びライトガイドユニット２０に成形歪が生じた例を示したものであり、このような成形歪が生じた場合であっても、図中に矢印で示したように発光素子３０及び受光素子４０がスライドし、ガイド穴３１，４１がそれぞれアタッチメント８１と係合することによって、ライトガイド２１，２２の中心はそれぞれレンズ３２，４２の中心と一致され、即ちアライメントが崩れるといった状況は発生しない。
なお、アタッチメント８１は発光素子３０や受光素子４０以外の部品によって、その動きを制限されず、また結合部８２は柔軟性を有するため、結合部８２によって２つのアタッチメント８１が互いに動きを制限されるといったことも発生せず、よってアタッチメント８１は良好にガイド穴３１，４１に係合することができる。

上述した例では２つのアタッチメント８１は結合部８２によって連結されて一体化されているが、例えば一体化することなく、別個の（個々独立した）ものとしてもよい。但し、上述した例のように一体化することで部品点数の削減を図ることができる。また、樹脂製としているが、例えば金属製とすることもできる。
なお、アタッチメント８１はライトガイド２１，２２と発光素子３０及び受光素子４０のガイド穴３１，４１との径寸法差をうめる外径を有するものとされ、この例では円筒状をなすものとされているが、例えばガイド穴３１，４１が円形でない場合にはその形状に対応した外形形状とされる。

以上、ライトガイド２１，２２にアタッチメント８１をそれぞれ取り付け、これらライトガイド２１，２２及びアタッチメント８１は固定とし、発光素子３０及び受光素子４０をスライド可能として、発光素子３０及び受光素子４０がスライドすることにより、それらのガイド穴３１，４１にアタッチメント８１がそれぞれ係合し、アライメントされるようにした例について説明したが、これとは逆に発光素子３０及び受光素子４０を固定としてライトガイド２１，２２を保持したアタッチメント８１が動きうる構造とし、ガイド穴３１，４１に誘い込まれるような構成を採用することもできる。

図９はこのような構成を示したものであり、この例ではライトガイド２１，２２が挿入されるレセプタクルボディ１０の一対の貫通孔１４の背面１３ａ側の部分がテーパ形状とされ、つまり背面１３ａに向かって拡径するテーパ部１４ａを貫通孔１４が有するものとされている。
ライトガイド２１，２２は発光素子３０及び受光素子４０と対向する一端側と反対の他端側が貫通孔１４に嵌合固定されており、一端側は図に示したように湾曲可能とされ、つまり一端側が動きうる構造とされている。このような構成としても発光素子３０及び受光素子４０のガイド穴３１，４１にアタッチメント８１は誘い込まれて係合し、よってライトガイド２１，２２と発光素子３０及び受光素子４０との光軸合わせ（アライメント）が良好に行われるものとなる。

この発明による双方向光通信用コネクタの一実施例の外観を示す斜視図、Ａは背面側から見た図、Ｂは前面側から見た図。 図１に示した双方向光通信用コネクタの分解斜視図（背面側から見た図）。 図１に示した双方向光通信用コネクタの一部分解した斜視図（前面側から見た図）。 図２における連結された２つのアタッチメントの形状を示す図、Ａは正面図、Ｂは側面図、Ｃは断面図、Ｄは底面図、Ｅは斜視図。 図２における発光素子の形状を示す図、Ａは正面図、Ｂは断面図、Ｃは斜視図。 図１に示した双方向光通信用コネクタの断面図。 レセプタクルボディにライトガイドユニットが組み込まれ、さらにアタッチメントが取り付けられた状態を示す図。 アタッチメントが発光素子及び受光素子のガイド穴に挿入位置決めされてアライメントが行われる様子を説明するための図、Ａはレセプタクルボディに成形歪が生じている場合を示し、Ｂはライトガイドユニットに成形歪が生じている場合を示す。 この発明による双方向光通信用コネクタの他の実施例を説明するための図。 双方向光通信用コネクタの非公知先行技術の構成を示す断面図。 図１０におけるライトガイドユニットの形状を示す図、Ａは平面図、Ｂは正面図、Ｃは側面図、Ｄは斜視図。 図１０におけるレセプタクルボディの形状を示す図、Ａは背面図、Ｂは斜視図。 図１０の双方向光通信用コネクタにおいて、レセプタクルボディにライトガイドユニットが組み込まれた状態を示す図。 Ａはレセプタクルボディに成形歪が生じてアライメントが崩れた状態を説明するための図、Ｂはライトガイドユニットに成形歪が生じてアライメントが崩れた状態を説明するための図。

Claims (4)

1. 送信側光ファイバと受信側光ファイバとを保持した光プラグと接続される双方向光通信用コネクタであって、
   前面に設けられた凹部内に上記送信側光ファイバ及び受信側光ファイバがそれぞれ挿入される一対の受承筒が形成され、それら受承筒とそれぞれ連通して背面に開口する一対の貫通孔を備えたレセプタクルボディと、
   発光素子と受光素子とを保持し、上記背面に装着された素子ホルダと、
   円柱状をなす一対のライトガイドが連結部を介して一体形成されてなり、それらライトガイドが上記一対の貫通孔にそれぞれ挿入され、それらライトガイドの各一端が上記背面より突出し、それら各一端の端面がそれぞれ上記発光素子及び受光素子と対向されて、上記送信側光ファイバ及び受信側光ファイバと上記発光素子及び受光素子とをそれぞれ光学的に接続するライトガイドユニットとを備えるものにおいて、
   上記ライトガイドユニットは上記連結部が上記背面に形成された凹部に圧入されることによって固定され、
   上記背面より突出した上記ライトガイドに係合する貫通孔を持ち、上記一対のライトガイドの各一端を保持する一対のアタッチメントをさらに備え、
   それらアタッチメントは上記発光素子及び受光素子にそれぞれ形成されているガイド穴に挿入位置決めされて、唯一発光素子及び受光素子に保持され、これにより上記一対のライトガイドと上記発光素子及び受光素子との光軸合わせが行われる構造とされていることを特徴とする双方向光通信用コネクタ。
2. 請求項１記載の双方向光通信用コネクタにおいて、
   上記発光素子及び受光素子は上記ガイド穴が上記アタッチメントにそれぞれ係合するように、スライド可能に上記素子ホルダに保持されていることを特徴とする双方向光通信用コネクタ。
3. 請求項１記載の双方向光通信用コネクタにおいて、
   上記アタッチメントが上記ガイド穴に係合するように、上記貫通孔の上記背面側が拡径されて上記ライトガイドの上記一端側が湾曲可能とされていることを特徴とする双方向光通信用コネクタ。
4. 請求項１乃至３記載のいずれかの双方向光通信用コネクタにおいて、
   上記２つのアタッチメントが柔軟性を備えた結合部を介して一体形成されていることを特徴とする双方向光通信用コネクタ。

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